CN115418744A - 一种双组份复合驻极纤维及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，公开了一种双组份复合驻极纤维及其制备方法、应用，原料包括质量比在7:3~3:7之间的可降解聚合物与壳聚糖交联驻极聚合物，可降解聚合物中包括可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂。双组份复合驻极纤维的制备方法包括以下步骤：（a）造粒；（b）干燥；（c）前纺；（d）后纺。壳聚糖交联驻极聚合物和改性纳米电气石使得双组份复合驻极纤维之间具有良好的驻极能力和相容性，经过驻极处理后可以提升电荷携带与保留能力，使得纤维的透气性、过滤效率明显提升，可以在过滤材料中实现良好应用，制备方法简单，原料具有广泛来源且对环境友好，绿色环保。

Description

一种双组份复合驻极纤维及其制备方法、应用
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种双组份复合驻极纤维及其制备方法、应用。
背景技术
纤维过滤材料具有过滤效率高、压力降低小的优点，已经成为了空气净化的最主要方法。为了提高纤维过滤材料的过滤效果，最普遍也是最常用的方法即为提高纤维过滤材料的克重，通过单位面积内纤维重量的增加达到更好的过滤效果。但是当纤维过滤材料的克重增加过大时会导致空气阻力的大幅增加，无法进行良好的过滤。并且对于普通的限位过滤材料来说，其过滤的主要机理为机械阻挡作用，对微小颗粒物的过滤不够彻底，尤其是当颗粒物的直径小于1μm时，机械沉积作用下降，过滤效果也显著变差。
静电力在纤维过滤材料中的应用对提高过滤效率具有显著优势，因此驻极纤维应运而生。在纤维中加入驻极体材料可以获得驻极纤维，其纤维以低密度形成输送和开放式结构，过滤阻力降低，同时本身带电，可以通过库仑力作用捕获带电粉尘，具有更好的过滤效果。常用的驻极体材料分为无机和有机两大类，无机驻极体材料包括电气石类、磁化物、无机硅等，有机驻极体材料则又可分为天然的传统有机驻极体材料，包括石蜡类、树脂、松香等，和有机聚合物驻极体材料，包括聚四氟乙烯、氟化乙烯丙烯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯等。中国专利公开号“CN113699616A”公开了一种可生物降解塑料使用的驻极材料制备及其应用，采用无机酸对氮化碳进行表面改性，表面改性的氮化碳驻极材料。这样的驻极材料在应用在一些极性较大的纤维中是，容易存在电荷衰减严重的问题。
目前，由于种类限制、应用效果、成本等因素限制，使用最多的是有机聚合物驻极体材料。但是常用的有机聚合物驻极体材料均大多来源于石油资源，存在难以生物降解的缺陷，无法实现资源的循环利用。
发明内容
本发明是为了克服现有驻极纤维可降解性能差、驻极纤维储存电荷衰减严重的问题，提供一种双组份复合驻极纤维及其制备方法。以壳聚糖交联驻极聚合物和改性纳米电气石为主要原料制备得到驻极母料，在具备可降解能力的基础上提升驻极母料的驻极能力和与聚酯之间的相容性，制备得到一种电荷保留能力好、过滤性能高，可以在无纺布中实现良好应用的双组份复合驻极纤维。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种双组份复合驻极纤维，其特征是，由质量比在7:3～3:7之间的可降解聚合物母粒与壳聚糖交联驻极聚合物母粒制备得到，所述可降解聚合物母粒中包括可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂；
所述壳聚糖交联驻极聚合物的制备方法为：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，在120～160℃下反应2～4h，再加入与驻极聚合物的质量比为(2～4):1的壳聚糖，在140～180℃下反应2～4h，得到壳聚糖交联驻极聚合物。
在双组份复合驻极纤维中，包括可降解聚合物和壳聚糖交联驻极聚合物两种组分。可降解聚合物一般具有一定的极性，因此其在驻极处理后可以携带一定的电荷，但是其电荷保留能力较差，特别是在温度较高或潮湿的环境下电荷很容易衰减，影响产品的使用寿命，因此无法直接制备得到性能良好的驻极纤维。在可降解聚合物中加入一定量的纳米电气石，同时引入驻极聚合物组分，通过有机和无机驻极聚合物的混合体系使得纤维具有良好的电荷携带和储存能力，可以在产生极化的外部作用被除去后，仍能长时间保持极化状态。但是，目前常用的驻极聚合物材料与可降解聚合物之间相容性不佳，造成其制备成纤维时存在成丝不均匀、纤维机械强度较差。
利用壳聚糖对驻极聚合物进行交联，可以利用壳聚糖中存在的大量极性基团增强驻极聚合物的驻极性能和与可降解聚合物之间的相容性。通过引发剂和丙烯酸的作用在驻极聚合物表面引入一定数量的羟基，得到羧基化的驻极聚合物后再将其与壳聚糖发生反应，利用羧基和氨基之间形成的肽键和壳聚糖和驻极聚合物表面存在的氢键作用使得壳聚糖与驻极聚合物之间发生交联，得到壳聚糖交联驻极聚合物。在湿度较大的情况下，未交联的驻极聚合物容易产生电荷泄漏，而壳聚糖交联驻极聚合物由于壳聚糖的引入，由于壳聚糖内的羟基偶极子活化能较高，当其水合作用增强时，可以强化壳聚糖的驻极态，得到更好的驻极效果。纳米电气石的加入可以平衡极性基团引入造成的驻极材料电荷保持能力的下降，使得驻极母料的驻极性能大大提升。双组份驻极纤维具备一定程度的可降解性能，满足绿色环保要求。
作为优选，纤维结构为皮芯型、并列型、中空型中的一种，纤维卷曲为二维或三维。纤维的结构和卷曲可以为多种类型，具备良好的应用前景。
作为优选，所述可降解聚合物为聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯中的一种或其组合。
作为优选，所述驻极聚合物为聚乙烯、聚丙烯、PET、PBT、N6、N66和N610中的一种或其组合，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
作为优选，所述纳米电气石经过表面改性，表面改性方法为：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，在40～50℃下反应6～8h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石。
为了改善纳米电气石在聚合物中的分散性，提升驻极能力，对纳米电气石的表面进行改性。在碱性条件下，硫脲与电气石粉体表面之间可以进行离子交换，使得纳米晶体表面的亲水性增加，降低纳米电气石的表面能，增强纳米电气石与聚合物之间的相容性，使得其更好地发挥驻极能力。同时，通过硫脲改性后的纳米电气石的表面极性增强，可以形成更强的静电场，在湿度较大的环境中可以吸引更多的水分子，增强壳聚糖交联驻极聚合物的水合作用，强化其驻极态。
作为优选，所述分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯基弹性体、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或其组合，可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:(20～40):(0～10):(0～5)。
分散剂的加入可以提升纳米电气石和可降解聚合物之间的相容性，使得纳米电气石更好地分散在可降解聚合物中，相容剂的加入可以提升壳聚糖交联驻极聚合物与可降解聚合物之间的相容性和交联，使得制备得到的双组份复合驻极纤维结构均一稳定，有利于纤维的力学性能提升和在过滤材料中的应用。
一种双组份复合驻极纤维的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥；
(c)前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕；
(d)后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维。
将可降解聚合物和驻极母料通过纺丝组件进行纺丝，可以制备得到具有特定形状的复合纤维，在不影响材料的可降解性能的前提下，提升纤维材料的驻极能力，使得制备得到的纤维具有良好的驻极能力，在驻极整理后携带一定数量的电荷，使得纤维具有更好的过滤效率和更低的克重，透气性、柔软性更加。
作为优选，所述步骤(b)中，干燥温度为60～80℃，干燥时间为3～5h；步骤(c)中，熔融温度为1区200～220℃、2区250～270℃、3区250～270℃、4区250～270℃、5区250～270℃，吹风温度为10～20℃，吹风速度为2～10m/s，卷绕速度为300～700m/min。
作为优选，所述步骤(d)中，牵伸倍率为1.0～1.5，牵伸温度为45～55℃，牵伸速度为20～40m/min，所述驻极整理的方法为高压电晕放电处理或高压纯水带电处理。
一种双组份复合驻极纤维在过滤材料、静电拖地材料、生物医用材料、微电子材料或传感器中的应用。
制备得到的驻极纤维应用在无纺布或过滤层等过滤材料时，既可以发挥驻极纤维在材料重量、透气性、过滤效率方面的优势，又具备可降解能力，具有绿色环保、无环境污染的特点。驻极纤维也可以应用在静电拖地材料中，通过对灰尘等小颗粒污染物的静电吸附达到更好的清洁效果。此外，驻极纤维也可以应用在生物医用材料、微电子材料或传感器中。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)以壳聚糖交联驻极聚合物和改性纳米电气石为主要原料制备得到驻极母料，在具备可降解能力的基础上提升驻极母料的驻极能力和与聚酯之间的相容性；(2)以可降解聚合物和驻极母料为原料制备得到双组份复合驻极纤维，驻极纤维具有良好的可降解能力，同时经过驻极处理后可以提升电荷携带与保留能力，使得纤维的透气性、过滤效率明显提升；(3)制备方法简单，原料具有广泛来源且对环境友好，绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。应理解，这些实施例适用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中采用的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。其中，聚乳酸购自浙江海正集团有限公司，牌号为Revode190；聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯购自台湾长春集团，牌号为ECO-A20 A05；聚丙烯购自茂名石化公司，牌号为Z30S；PET购自美国杜邦，牌号为FR530；壳聚糖购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，牌号为C105802。
总实施例
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为聚乙烯、聚丙烯、PET、PBT、N6、N66和N610中的一种或其组合，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的0.5～1％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的15～25％，在120～160℃下反应2～4h，再加入与驻极聚合物的质量比为(2～4):1的壳聚糖，在140～180℃下反应2～4h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
(2)改性纳米电气石的制备：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，所述纳米电气石的粒度为3000～8000目，纯度为98％，所述硫脲的物质的量浓度为0.5～1mol/L，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱的物质的量浓度为1～2mol/L，在40～50℃下反应6～8h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯中的一种，所述纳米电气石为步骤(2)得到的改性纳米电气石，所述分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯基弹性体、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或其组合，可降解聚合物、改性纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:(20～40):(0～10):(0～5)，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为7:3～3:7，干燥温度为60～80℃，干燥时间为3～5h；
(c)前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕，熔融温度为1区200～220℃、2区250～270℃、3区250～270℃、4区250～270℃、5区250～270℃，吹风温度为10～20℃，吹风速度为2～10m/s，卷绕速度为300～700m/min；
(d)后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维，牵伸倍率为1.0～1.5，牵伸温度为45～55℃，牵伸速度为20～40m/min，所述驻极整理的方法为高压电晕放电处理或高压纯水带电处理。
实施例1
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为聚丙烯，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的1％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的20％，在140℃下反应3h，再加入与驻极聚合物的质量比为3:1的壳聚糖，在160℃下反应3h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
(2)改性纳米电气石的制备：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，所述纳米电气石的粒度为5000目，纯度为98％，所述硫脲的物质的量浓度为0.8mol/L，所述碱为氢氧化钠，所述碱的物质的量浓度为1.5mol/L，纳米电气石和溶液的质量比为1:5，在45℃下反应7h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯中，所述纳米电气石为步骤(2)得到的改性纳米电气石，所述分散剂为硅烷偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，可降解聚合物、改性纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:30:5:2，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为5:5，干燥温度为70℃，干燥时间为4h；
(c)前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕，熔融温度为1区200～220℃、2区250～270℃、3区250～270℃、4区250～270℃、5区250～270℃，吹风温度为15℃，吹风速度为5m/s，卷绕速度为500m/min；(d)后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维，牵伸倍率为1.2，牵伸温度为50℃，牵伸速度为30m/min，所述驻极整理的方法为高压电晕放电处理。
实施例2
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为聚丙烯，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的1％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的25％，在160℃下反应2h，再加入与驻极聚合物的质量比为4:1的壳聚糖，在180℃下反应2h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
(2)改性纳米电气石的制备：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，所述纳米电气石的粒度为8000目，纯度为98％，所述硫脲的物质的量浓度为1mol/L，所述碱为氢氧化钠，所述碱的物质的量浓度为2mol/L，纳米电气石和溶液的质量比为1:5，在40℃下反应8h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为聚乳酸，所述纳米电气石为步骤(2)得到的改性纳米电气石，所述分散剂为钛酸酯偶联剂，所述相容剂为马来酸酐接枝丙烯基弹性体，可降解聚合物、改性纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:40:3:1，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为7:3，干燥温度为60℃，干燥时间为5h；
(c)前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕，熔融温度为1区200～220℃、2区250～270℃、3区250～270℃、4区250～270℃、5区250～270℃，吹风温度为10℃，吹风速度为2m/s，卷绕速度为300m/min；(d)后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维，牵伸倍率为1.5，牵伸温度为55℃，牵伸速度为40m/min，所述驻极整理的方法为高压纯水带电处理。
实施例3
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为PET，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的0.5％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的15％，在120℃下反应4h，再加入与驻极聚合物的质量比为2:1的壳聚糖，在140℃下反应4h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
(2)改性纳米电气石的制备：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，所述纳米电气石的粒度为3000目，纯度为98％，所述硫脲的物质的量浓度为0.5mol/L，所述碱为氢氧化钾，所述碱的物质的量浓度为1mol/L，纳米电气石和溶液的质量比为1:5，在50℃下反应6h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为聚乳酸，所述纳米电气石为步骤(2)得到的改性纳米电气石，可降解聚合物、改性纳米电气石的质量比为100:20，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为3:7，干燥温度为60℃，干燥时间为5h；
(c)前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕，熔融温度为1区200～220℃、2区250～270℃、3区250～270℃、4区250～270℃、5区250～270℃，吹风温度为20℃，吹风速度为10m/s，卷绕速度为700m/min；
(d)后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维，牵伸倍率为1.0，牵伸温度为45℃，牵伸速度为20m/min，所述驻极整理的方法为高压纯水带电处理。
实施例4
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为聚丙烯，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的1％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的20％，在140℃下反应3h，再加入与驻极聚合物的质量比为3:1的壳聚糖，在160℃下反应4h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
(2)改性纳米电气石的制备：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，所述纳米电气石的粒度为6000目，纯度为98％，所述硫脲的物质的量浓度为0.8mol/L，所述碱为氢氧化钠，所述碱的物质的量浓度为1.5mol/L，纳米电气石和溶液的质量比为1:5，在45℃下反应7h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为质量比为1:1的聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯，所述纳米电气石为步骤(2)得到的改性纳米电气石，所述分散剂为硅烷偶联剂，所述相容剂为质量比为1:1的马来酸酐接枝聚丙烯和甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯，可降解聚合物、改性纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:25:6:2，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为4:6，干燥温度为60℃，干燥时间为5h；
其余制备方法与实施例1相同。
实施例5
一、原料的制备：
(1)壳聚糖交联驻极聚合物的制备：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，所述驻极聚合物为PET，所述引发剂为过氧化二苯甲酰，引发剂的加入量为驻极聚合物质量的0.8％，丙烯酸的加入量为驻极聚合物质量的15％，在120℃下反应4h，再加入与驻极聚合物的质量比为2:1的壳聚糖，在180℃下反应2h，取出后洗涤、干燥后得到壳聚糖交联驻极聚合物；
二、双组份复合驻极纤维的制备：
(a)造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，所述可降解聚合物为质量比为1:1的聚乳酸和聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯，所述纳米电气石的粒度为5000目，纯度为98％，所述分散剂为钛酸酯偶联剂，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯，可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:35:7:4，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
(b)干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥，可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒的质量比为6:4，干燥温度为60℃，干燥时间为5h；
其余制备方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，在纤维制备过程中只使用可降解聚合物，不添加壳聚糖交联驻极聚合物。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，在纤维制备过程中只使用壳聚糖交联驻极聚合物，不添加可降解聚合物。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，在纤维的制备过程中使用未进行壳聚糖交联的驻极聚合物。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，使用可降解聚合物代替可降解聚合物，不添加改性纳米电气石。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于，在纤维的制备过程中使用未进行壳聚糖交联的驻极聚合物，使用可降解聚合物代替可降解聚合物，不添加改性纳米电气石。
对于实施例1～5及对比例1～5制备得到的纤维，将其进过热辊粘合后制得无纺布，所得无纺布的克重为80～100g/m2，并对无纺布进行性能测定，测试结果如下表1所示。
各项指标的测定、评价方法如下：
拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T 1040-2006进行测定；过滤效率的测定参照GB/2626-2006，采用TSI8130型自动滤料测试仪测量无纺布驻极30天后在30L/min流量、6.8Pa压差下对不同大小粒子的过滤效率。
表1可降解纤维制备的无纺布的性能测试结果
Figure BDA0003681340020000101
根据上表1测试结果可知，实施例1～5制备得到的双组份复合驻极纤维在无纺布中具备良好的力学性能，并且在驻极处理后可以使得纤维携带一定数量的电荷，大大增强了纤维制备得到的无纺布对于小颗粒物质的过滤效果，特别是对于0.5～1.0μm的颗粒过滤效果较好。此外，实施例1～5中的无纺布纤维中添加的驻极母料也具备较好的可降解性能。
对比例1在制备过程中未加入壳聚糖交联驻极聚合物，虽然在可降解聚合物中加入了改性纳米电气石，存在一定驻极能力，但是其在可降解聚合物中的电荷保留能力仍然不足，因此经过一端时间后其上存在的电荷明显减少，过滤能力降低，同时其制备的无纺布的力学性能也较差。对比例2仅使用了壳聚糖交联驻极聚合物组分，未使用可降解聚合物组分，因此由此纤维制备得到的无纺布的力学性能较差，并且其过滤能力由于缺少了可降解聚合物组分的驻极能力而大大降低。对比例3在纤维制备过程中未对其中使用的驻极聚合物进行壳聚糖交联，使得驻极聚合物与可降解聚合物的相容性不佳，对材料的力学性能有一定影响，同时其电荷保留能力也显著低于实施例1-5，导致其制备得到的无纺布过滤能力较低。对比例4在制备过程中未加入纳米电气石，使得其上的电荷在驻极后流失较为严重，对于微粒的过滤效率明显降低，无法体现驻极纤维在过滤材料使用中的优点。对比例5为使用未添加纳米电气石的可降解聚合物和未交联的驻极聚合物制备得到的纤维和无纺布，过滤效率、力学性能均存在明显不足。

Claims (10)

1.一种双组份复合驻极纤维，其特征是，由质量比在7:3~3:7之间的可降解聚合物母粒与壳聚糖交联驻极聚合物母粒制备得到，所述可降解聚合物母粒中包括可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂；
所述壳聚糖交联驻极聚合物的制备方法为：将干燥后的驻极聚合物溶于二甲苯，在氮气氛围下加入引发剂和丙烯酸，在120~160℃下反应2~4h，再加入与驻极聚合物的质量比为(2~4):1的壳聚糖，在140~180℃下反应2~4h，得到壳聚糖交联驻极聚合物。
2.根据权利要求1所述的一种双组份复合驻极纤维，其特征是，纤维结构为皮芯型、并列型、中空型中的一种，纤维卷曲为二维或三维。
3.根据权利要求1所述的一种双组份复合驻极纤维，其特征是，所述可降解聚合物为聚乳酸、聚己二酸-对苯二甲酸丁二酯中的一种或其组合。
4.根据权利要求1所述的一种双组份复合驻极纤维，其特征是，所述驻极聚合物为聚乙烯、聚丙烯、PET、PBT、N6、N66和N610中的一种或其组合，所述引发剂为过氧化二苯甲酰。
5.根据权利要求1所述的一种双组份复合驻极纤维，其特征是，所述纳米电气石经过表面改性，表面改性方法为：将纳米电气石分散在溶解有硫脲的碱性溶液中，在40~50℃下反应6~8h，过滤、洗涤、干燥后得到改性纳米电气石。
6.根据权利要求1所述的一种双组份复合驻极纤维，其特征是，所述分散剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝丙烯基弹性体、甲基丙烯酸甲酯接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或其组合，可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂的质量比为100:(20~40):(0~10):(0~5)。
7.一种如权利要求1-6任一所述的双组份复合驻极纤维的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
（a）造粒：将可降解聚合物、纳米电气石、分散剂和相容剂混合均匀后通过双螺杆挤出造粒，得到可降解聚合物母粒；将壳聚糖交联驻极聚合物通过双螺杆挤出造粒，得到壳聚糖交联驻极聚合物母粒；
（b）干燥：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒分别进行干燥；
（c）前纺：将可降解聚合物母粒和壳聚糖交联驻极聚合物母粒熔融挤压、计量后通过纺丝组件挤出成型、吹风冷却、卷绕；
（d）后纺：将卷绕后的纤维牵伸、驻极整理后得到双组份复合驻极纤维。
8.根据权利要求7所述的一种双组份复合驻极纤维的制备方法，其特征是，所述步骤（b）中，干燥温度为60~80℃，干燥时间为3~5h；步骤（c）中，熔融温度为1区200~220℃、2区250~270℃、3区250~270℃、4区250~270℃、5区250~270℃，吹风温度为10~20℃，吹风速度为2~10m/s，卷绕速度为300~700m/min。
9.根据权利要求7所述的一种双组份复合驻极纤维的制备方法，其特征是，所述步骤（d）中，牵伸倍率为1.0~1.5，牵伸温度为45~55℃，牵伸速度为20~40m/min，所述驻极整理的方法为高压电晕放电处理或高压纯水带电处理。
10.一种如权利要求1-6任一所述的双组份复合驻极纤维在过滤材料、静电拖地材料、生物医用材料、微电子材料或传感器中的应用。
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